碳纤维复合材料支撑结构的加热方法技术

本发明专利技术涉及一种用于航天器的碳纤维复合材料支撑结构的加热方法，包括如下步骤：在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端分别设置第一电极；在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端之间设置第二电极，第二电极与所述第一电极的极性相反；连接外接电源，其中，所述第一电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接，所述第二电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接；通电加热。本发明专利技术中的加热方法利用碳纤维复合材料支撑结构自身电阻特性，根据焦耳定律，通过直接在碳纤维复合材料结构件上连接电极的方式对各组件加热，使得碳纤维复合材料支撑组件自身成为加热元件，不再使用其他加热元件，可以避免对其他碳纤维复合材料支撑组件加热。

【技术实现步骤摘要】
碳纤维复合材料支撑结构的加热方法
本专利技术涉及航天航空
，具体的，本专利技术设计一种用于航天器碳纤维复合材料支撑结构的加热方法。
技术介绍
随着航天器自身体积和重量的不断增加，对航天器支撑结构减重的要求也相应提升。金属支撑结构由于其密度过大已不再满足大体积支撑结构要求。因此新型复合材料尤其是碳纤维复合材料应用越来越凸显。同时碳纤维复合材料以卓越的力学性能及低线胀特点，在某些结构设计选材中成为唯一选择。航天器在轨工作过程中碳纤维复合材料支撑结构需要主动热控维持合理的温度水平。传统的主动加热方法是以温度传感器作为控温传感器，以薄膜型加热片作为加热装置，通过对薄膜型加热片供电从而对碳纤维复合材料支撑结构进行加热控温。薄膜型加热片需要通过胶黏剂粘接在结构件表面。胶黏剂自身导热系数低，粘接后在加热片与碳纤维支撑结构件之间形成一层热阻层，降低加热效率；由于胶黏剂自身线胀较大，对于极低线胀碳纤维复合材料组成的支撑结构整体线胀产生影响；多个加热片的使用，增加了多个电路接点，降低了热控系统的可靠性。因此，现有技术需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：提供一种加热效率高、可靠性高的碳纤维复合材料支撑结构的加热方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种碳纤维复合材料支撑结构的加热方法，所述加热方法包括如下步骤：在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端分别设置第一电极；在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端之间设置第二电极，第二电极与所述第一电极的极性相反；连接外接电源，其中，所述第一电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接，所述第二电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接；通电加热。优选的，所述第一电极为正极，所述第二电极为负极。优选的，所述第一电极与所述外接电源的正极连接，所述第二电极与所述外接电源的负极连接。优选的，所述第一电极为负极，所述第二电极为正极。优选的，所述第一电极与所述外接电源的负极连接，所述第二电极与所述外接电源的正极连接。优选的，所述第一电极和所述第二电极为铜电极。优选的，所述第一电极和/或所述第二电极通过缠绕或嵌入的方式设置在所述碳纤维复合材料支撑结构上。优选的，所述碳纤维复合材料支撑结构缠绕所述铜电极的局部表面磨掉其表面树脂。本专利技术提供的碳纤维复合材料支撑结构的加热方法具有以下有益效果：1)对碳纤维复合材料支撑结构加热控温时不再使用其他加热元件，使碳纤维复合材料支撑结构自身成为发热组件，节省了热控资源的需求量。2)加热方法提高了热控系统的可靠性，提高了加热功耗的利用率，减小了碳纤维复合材料支撑结构整体变形不受热控系统的影响；3)加热方法中的电极连接方式只对目标碳纤维复合材料支撑结构进行加热，避免了剩余碳纤维复合材料支撑结构组成的环路被加热，提高了加热效率。附图说明图1是传统碳纤维复合材料支撑结构加热方法示意图。图2是本专利技术碳纤维复合材料支撑结构的加热方法的示意图。其中：1、碳纤维复合材料支撑结构4、外接电源2、正极5、薄膜型加热片3、负极具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。请参阅图1所示，图1是传统碳纤维复合材料支撑结构加热方法示意图。碳纤维复合材料支撑结构1的传统加热方法是以薄膜型加热片作为加热装置，将薄膜型加热片5通过胶黏剂粘接在结构件表面，通过对薄膜型加热片5供电从而对碳纤维复合材料支撑结构1进行加热控温。一方面，由于胶黏剂自身导热系数低，粘接后在加热片与碳纤维支撑结构件之间形成一层热阻层，降低加热效率；另一个方面，由于胶黏剂自身线胀较大，对于极低线胀碳纤维复合材料组成的支撑结构整体线胀产生影响，多个加热片的使用，增加了多个电路接点，降低了热控系统的可靠性。本专利技术基于上述问题，提出了一种新的碳纤维复合材料支撑结构的加热方法，加热效率高，碳纤维复合材料支撑结构加热控温时不再使用其他加热元件，使碳纤维复合材料支撑结构自身成为发热组件，节省了热控资源的需求量。具体的，一种碳纤维复合材料支撑结构的加热方法，加热方法包括如下步骤：在碳纤维复合材料支撑结构的两端分别设置第一电极；在碳纤维复合材料支撑结构的两端之间设置第二电极，第二电极与第一电极的极性相反；连接外接电源，其中，第一电极与外接电源中与其极性相同的一极连接，第二电极与外接电源中与其极性相同的一极连接；通电加热。在一个具体的实施方式中，第一电极为正极，第二电极为负极。第一电极与外接电源的正极连接，第二电极与外接电源的负极连接。连接后，通电对碳纤维复合材料支撑结构进行加热。在另一个具体的实施方式中，第一电极为负极，第二电极为正极。第一电极与外接电源的负极连接，第二电极与外接电源的正极连接。连接后，通电对碳纤维复合材料支撑结构进行加热。优选的，第一电极和第二电极为铜电极。示例但不限定的，第一电极和/或第二电极通过缠绕或嵌入的方式设置在碳纤维复合材料支撑结构上。优选的，碳纤维复合材料支撑结构缠绕铜电极的局部表面磨掉其表面树脂，缠绕或紧固铜电极。具体的，请参阅图2所示，在碳纤维支撑结构1的边界设置3个铜电极(2，3)，其中3个铜电极中2个为正极2，1个为负极3。2个正极2连接外接电源4的正极，1个负极3连接外接电源4的负极，形成两段并联关系回路。图2中以管状碳纤维复合材料支撑结构1示例，以柔性铜材料环绕支撑结构一周作为电极，每个正极2与负极3之间电阻值为R，根据焦耳定律对于管状碳纤维复合材料支撑结构整体加热功耗为2U2/R，U为外接电源4的输出电压。这种方法以碳纤维支撑结构通过通电方式自身成为发热组件，使用三电极连接方式，不再使用传统的薄膜型加热片作为加热元件，从而避免了除被加热碳纤维复合材料支撑结构外的其他支撑结构由于导电导致的被加热情况的出现。以上所述本专利技术的具体实施方式，并不构成对本专利技术保护范围的限定。任何根据本专利技术的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本专利技术权利要求的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维复合材料支撑结构的加热方法，其特征在于，所述加热方法包括如下步骤：在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端分别设置第一电极；在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端之间设置第二电极，第二电极与所述第一电极的极性相反；连接外接电源，其中，所述第一电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接，所述第二电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接；通电加热。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料支撑结构的加热方法，其特征在于，所述加热方法包括如下步骤：在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端分别设置第一电极；在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端之间设置第二电极，第二电极与所述第一电极的极性相反；连接外接电源，其中，所述第一电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接，所述第二电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接；通电加热。2.根据权利要求1所述的加热方法，其特征在于：所述第一电极为正极，所述第二电极为负极。3.根据权利要求2所述的加热方法，其特征在于：所述第一电极与所述外接电源的正极连接，所述第二电极与所述外接电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡日查，郭亮，刘春龙，黄勇，张旭升，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22